(57)【要約】【課題】組立体を構成する部材の重力による変形に起因した累積的な組立誤差を設計段階で解析し得るようにする。【解決手段】この累積誤差解析装置は、２つの部材の少なくとも一方が自重により弾性変形する部材により形成され、組み立てられた部材の特定の評価部位の累積誤差を解析する。それぞれの部材の設計データはデータ入力部２１からデータ記憶部２２に入力され、データ記憶部２２に格納された設計データに基づいて、２つの部材少なくとも一方について自重により弾性変形したときの変形形状が弾性変形演算部２３により演算される。この演算結果に基づいて２つの部材を組み立てたときにおける２つの部材の特定の評価部位における弾性変形を含めた累積誤差が累積誤差演算部２５により演算され、演算結果は出力表示部２６に出力される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材の少なくとも一方が自重により弾性変形する部材により形成され、前記第１の部材と前記第２の部材との組み立ての評価部位の累積誤差を解析する累積誤差解析装置であって、
前記第１の部材と前記第２の部材の設計データを入力するデータ入力手段と、
入力された前記設計データを格納するデータ記憶手段と、
前記データ記憶手段に格納された前記設計データに基づいて、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方について自重により弾性変形したときの変形形状を演算する弾性変形演算手段と、
前記第１の部材に前記第２の部材を組み立てたときにおける前記第２の部材と前記第１の部材との評価部位における前記弾性変形を含めた累積誤差を演算する累積誤差演算手段と、
前記累積誤差の影響度を出力する出力手段とを有することを特徴とする累積誤差解析装置。
【請求項２】
請求項１記載の累積誤差解析装置において、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方を複数の部品を結合して形成し、前記一方の部材の変形形状を、当該部材を構成する前記部品相互を結合公差の範囲において複数の位置にオフセットさせてそれぞれのオフセット位置について演算することを特徴とする累積誤差解析装置。
【請求項３】
請求項２記載の累積誤差解析装置において、前記オフセット位置を、公差の中心位置と、マイナス側の位置と、プラス側の位置との３位置とし、それぞれのオフセット位置について部材の変形形状を演算することを特徴とする累積誤差解析装置。
【請求項４】
請求項２記載の累積誤差解析装置において、前記一方の部材は複数枚のパネル材を部品とし、前記第２の部材を前記第１の部材に組み立てたときにおける前記第１の部材と前記第２の部材との間のクリアランスを評価部位とすることを特徴とする累積誤差解析装置。
【請求項５】
第１の部材と第２の部材の少なくとも一方が自重により弾性変形する部材により形成され、前記第１の部材と前記第２の部材との組み立ての評価部位の累積誤差を解析する累積誤差解析方法であって、
前記第１の部材と前記第２の部材について記憶手段に格納された設計データのうち自重により弾性変形する少なくとも一方の部材の設計データに基づいて、当該少なくとも一方の部材が自重により弾性変形したときの変形形状を演算する弾性変形演算ステップと、
前記第１の部材と前記第２の部材とを組み立てたときにおける前記第１の部材と前記第２の部材との評価部位における前記弾性変形を含めた累積誤差を演算する累積誤差演算ステップと、
前記累積誤差の影響度を出力する出力ステップとを有することを特徴とする累積誤差解析方法。
【請求項６】
請求項５記載の累積誤差解析方法において、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方の部材を複数の部品を結合して形成し、前記一方の部材の変形形状を、当該部材を構成する前記部品相互を結合公差の範囲において複数の位置にオフセットさせてそれぞれのオフセット位置について前記弾性変形演算ステップにおいて演算することを特徴とする累積誤差解析方法。
【請求項７】
請求項６記載の累積誤差解析方法において、前記オフセット位置を、公差の中心位置と、マイナス側の位置と、プラス側の位置との３位置とし、それぞれのオフセット位置について部材の変形形状を前記弾性変形演算ステップにおいて演算することを特徴とする累積誤差解析方法。
【請求項８】
請求項６記載の累積誤差解析方法において、前記一方の部材は複数枚のパネル材を部品とし、前記第２の部材を前記第１の部材に組み立てたときにおける前記第１の部材と前記第２の部材との間のクリアランスを評価部位とすることを特徴とする累積誤差解析方法。
【請求項９】
第１の部材と第２の部材の少なくとも一方が自重により弾性変形する部材により形成され、前記第１の部材と前記第２の部材との組み立ての評価部位の累積誤差を解析するためのコンピュータが実行可能なプログラムであって、
前記第１の部材と前記第２の部材について記憶手段に格納された設計データのうち自重により弾性変形する少なくとも一方の部材の設計データに基づいて、当該少なくとも一方の部材が弾性変形したときの変形形状を演算する弾性変形演算ステップと、
前記第１の部材に前記第２の部材を組み立てたときにおける前記第２の部材と前記第１の部材との評価部位における前記弾性変形を含めた累積誤差を演算する累積誤差演算ステップと、
前記累積誤差の影響度を出力する出力ステップとを有することを特徴とする累積誤差解析方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項１０】
請求項９記載のプログラムにおいて、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方を複数の部品を結合して形成し、少なくとも一方の前記部材の変形形状を、当該部材を構成する前記部品相互を結合公差の範囲において複数の位置にオフセットさせてそれぞれのオフセット位置について前記弾性変形演算ステップにおいて演算することを特徴とする累積誤差解析方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項１１】
請求項１０記載のプログラムにおいて、前記オフセット位置を、公差の中心位置と、マイナス側の位置と、プラス側の位置との３位置とし、それぞれのオフセット位置について部材の変形形状を前記弾性変形演算ステップにおいて演算することを特徴とする累積誤差解析方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項１２】
請求項１０記載のプログラムにおいて、前記第１の部材は複数枚のパネル材を部品とし、前記第２の部材を前記第１の部材に組み立てたときにおける前記第１の部材と前記第２の部材との間のクリアランスを評価部位とすることを特徴とする累積誤差解析方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材を組み合わせて構成される組立体における各構成部材の重力による変形に起因した累積的な組立誤差を解析する解析技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の部材により構成される組立体は、組立体を構成する各々の部材を相互に溶接により結合したり、ねじ部材により結合したりすることにより組み立てられている。例えば、複数の部材をボルトとナットからなるねじ部材により結合する場合には、それぞれの部材には設計に基づいて取付孔が加工され、加工された取付孔にボルトが装着されることになる。ボルトの取付孔が設計通りの位置に所定の公差で加工されていれば、複数の部材により構成される組立体は設計通りのサイズとなる。複数の部材を溶接により結合する場合には、複数の部材を位置決め治具に固定した状態のもとで溶接機により溶接作業が行われ、それぞれの部材の溶接治具に対する位置決め精度が設計通りの公差で位置決めされていれば、組立体は設計通りのサイズとなる。
【０００３】
複数の部材により構成される組立体には、重力つまり自重によって弾性変形する部材を構成部材とするものがある。例えば、金属や樹脂等のように重力によって弾性変形するパネル材からなる構成部材を有する組立体は、パネル材がその向きや取付位置によって重力により弾性変形することになる。このため、そのパネル材に他の部材をねじ部材によって結合する場合には、パネル材に設計通りの公差で取付孔が形成されていても、パネル材の弾性変形に起因してパネル材に他の部材を取り付ける際に、パネル材に形成された取付孔と他の部材に形成された取付孔の中心位置とが公差の範囲に収まらない場合がある。その場合には、パネル材と他の部材との一方の取付孔の位置を変更したり、それぞれの取付孔の公差精度を高めたりするように設計変更することになる。
【０００４】
例えば、自動車車体は、鋼材からなりプレス加工された複数のパネル材を溶接により接合して車体の骨格を製造するメインボディ工程、およびこれに対してドア、フードおよびフェンダ等のパネル材を取り付けるメタルライン工程等を経て製造されている。これらの工程を経て組み立てられた自動車車体に対してはギ装工程においてエンジンルーム内の部品やランプ等の部品が組み付けられることになる。車体を構成する鋼製のパネル材は車体として必要な剛性を有しているが、重力により僅かではあるが弾性変形することは避けられない。パネル材により組み立てられた車体が部分的にであっても弾性変形によって公差の範囲を超えて変形すると、他の部品を所定の公差で組み立てることができなくなる。
【０００５】
特許文献１には、シールドトンネルを構成する複数のセグメントを小型化するために、セグメントの形状をこれに発生する剪断力と剪断力によって発生する変位量に基づいて設定する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、自重により弾性変形するとともに相互に形状が相違した異種の部材を組み合わせて製造される自動車車体にあっては、幾何公差のみを考慮したのでは設計通りの車体を製造することができない。特に、複数のパネル材をねじ部材を用いて結合したり、溶接により結合して形成された複合パネルに他の部材を組み付けて車体を製造する場合に、複合パネルが重力により弾性変形すると、複合パネル材とこれに組み付けられる他の部材との組立誤差が累積された公差の範囲を超えることがある。このため、例えば、車体に対してメタルライン工程においてドアを組み付けたときに、車体の弾性変形によってフロントドアとリアドアの間の隙間寸法が設計通りとならない場合がある。また、車体に取り付けられるランプの外周エッジとフロントフェンダとの間の隙間寸法が設計通りとならない場合がある。
【０００８】
このように、複数の部材を組み立てて製造される組立体を製造するには、複数箇所の連結部分における幾何公差の累積を求めて各部材の設計を行うことがなされているが、部材の重量による弾性変形を含めた累積誤差は考慮されていない。このため、弾性変形する部材を有する組立体を製造する場合に、予め試作品を製造して設計通りの製品となるかを確認する作業が必要であり、試作品の製造と設計の見直しとの試行錯誤を繰り返すことにより最終形状を設計するようにしているので、組立体を構成する各部材の形状、材質およびサイズ等の設定には多くの工数を要するという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、組立体を構成する部材の重力による変形に起因した累積的な組立誤差を設計段階で解析し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の累積誤差解析装置は、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方が自重により弾性変形する部材により形成され、第１の部材と第２の部材との組み立ての評価部位の累積誤差を解析する累積誤差解析装置であって、前記第１の部材と前記第２の部材の設計データを入力するデータ入力手段と、入力された前記設計データを格納するデータ記憶手段と、前記データ記憶手段に格納された前記設計データに基づいて、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方について自重により弾性変形したときの変形形状を演算する弾性変形演算手段と、前記第１の部材に前記第２の部材を組み立てたときにおける前記第２の部材と前記第１の部材との評価部位における前記弾性変形を含めた累積誤差を演算する累積誤差演算手段と、前記累積誤差の影響度を出力する出力手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の累積誤差解析装置は、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方を複数の部品を結合して形成し、前記一方の部材の変形形状を、当該部材を構成する前記部品相互を結合公差の範囲において複数の位置にオフセットさせてそれぞれのオフセット位置について演算することを特徴とする。本発明の累積誤差解析装置は、前記オフセット位置を、公差の中心位置と、マイナス側の位置と、プラス側の位置との３位置とし、それぞれのオフセット位置について部材の変形形状を演算することを特徴とする。本発明の累積誤差解析装置は、前記一方の部材は複数枚のパネル材を部品とし、前記第２の部材を前記第１の部材に組み立てたときにおける前記第１の部材と前記第２の部材との間のクリアランスを評価部位とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の累積誤差解析方法は、第１の部材と第２の部材の少なくとも一方が自重により弾性変形する部材により形成され、前記第１の部材と前記第２の部材との組み立ての評価部位の累積誤差を解析する累積誤差解析方法であって、前記第１の部材と前記第２の部材について記憶手段に格納された設計データのうち自重により弾性変形する少なくとも一方の部材の設計データに基づいて、当該少なくとも一方の部材が自重により弾性変形したときの変形形状を演算する弾性変形演算ステップと、前記第１の部材と前記第２の部材とを組み立てたときにおける前記第１の部材と前記第２の部材との評価部位における前記弾性変形を含めた累積誤差を演算する累積誤差演算ステップと、前記累積誤差の影響度を出力する出力ステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の累積誤差解析方法は、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方の部材を複数の部品を結合して形成し、前記一方の部材の変形形状を、当該部材を構成する前記部品相互を結合公差の範囲において複数の位置にオフセットさせてそれぞれのオフセット位置について前記弾性変形演算ステップにおいて演算することを特徴とする。本発明の累積誤差解析方法は、前記オフセット位置を、公差の中心位置と、マイナス側の位置と、プラス側の位置との３位置とし、それぞれのオフセット位置について部材の変形形状を前記弾性変形演算ステップにおいて演算することを特徴とする。本発明の累積誤差解析方法は、前記一方の部材は複数枚のパネル材を部品とし、前記第２の部材を前記第１の部材に組み立てたときにおける前記第１の部材と前記第２の部材との間のクリアランスを評価部位とすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の累積誤差解析方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムは、第１の部材と第２の部材の少なくとも一方が自重により弾性変形する部材により形成され、前記第１の部材と前記第２の部材との組み立ての評価部位の累積誤差を解析するためのコンピュータが実行可能なプログラムであって、前記第１の部材と前記第２の部材について記憶手段に格納された設計データのうち自重により弾性変形する少なくとも一方の部材の設計データに基づいて、当該少なくとも一方の部材が弾性変形したときの変形形状を演算する弾性変形演算ステップと、前記第１の部材に前記第２の部材を組み立てたときにおける前記第２の部材と前記第１の部材との評価部位における前記弾性変形を含めた累積誤差を演算する累積誤差演算ステップと、前記累積誤差の影響度を出力する出力ステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明のプログラムは、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方を複数の部品を結合して形成し、少なくとも一方の前記部材の変形形状を、当該部材を構成する前記部品相互を結合公差の範囲において複数の位置にオフセットさせてそれぞれのオフセット位置について前記弾性変形演算ステップにおいて演算することを特徴とする。本発明のプログラムは、前記オフセット位置を、公差の中心位置と、マイナス側の位置と、プラス側の位置との３位置とし、それぞれのオフセット位置について部材の変形形状を前記弾性変形演算ステップにおいて演算することを特徴とする。本発明のプログラムは、前記第１の部材は複数枚のパネル材を部品とし、前記第２の部材を前記第１の部材に組み立てたときにおける前記第１の部材と前記第２の部材との間のクリアランスを評価部位とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、少なくとも一方が自重により弾性変形する第１の部材と第２の部材とを組み立てて製造される組立体についてそれぞれの部材の形状、材質および寸法を設計する際には、弾性変形する部材が自重により弾性変形した後の変形形状となった部材とこれに対して組み立てられる他の部材との特定の評価部位の累積誤差を求めることができる。これにより、特定の評価部位における組立公差が所定の公差範囲となっているか否かを、実際に部材を組み立てて試作品を製造することなく、設計段階において解析することができる。
【００１７】
組立体を設計する段階において組立後の特定部位の累積誤差を解析することができるので、試作品の製造回数を低減して短期間により組立体の最終形状等の設計を容易に行うことができる。これにより、低コストで組立体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】累積誤差評価対象である組立体の一例をモデル化して示す正面図である。
【図２】図１に示した組立体を構成する第１の部材が弾性変形した状態を示す正面図である。
【図３】（Ａ１）〜（Ｂ３）は図１に示した組立体を構成する第１の部材の公差と弾性変形との関係を示す正面図である。
【図４】組立体の具体例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態である累積誤差解析装置を示すブロック図である。
【図６】図５に示した累積誤差解析装置により累積誤差を解析する手順のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】図６における公差設定個所についてのオフセット処理の概念を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は累積誤差評価対象である組立体１０の一例をモデル化して示す正面図である。この組立体１０は、図１に示されるように、それぞれ基盤に配置される２つの部品Ａ，Ｂと、これらの部品Ａ，Ｂにねじ部材により締結されて結合される部品Ｃとを有している。これらの部材構成部品としての部品Ａ〜Ｃは、それぞれパネル材により形成されており、これらを締結することによって第１の部材１１が組み立てられる。この第１の部材１１には、第２の部材１２がねじ部材により締結されて結合されようになっている。第１の部材１１を構成する部品Ａ〜Ｃはねじ部材１３，１４により締結され、第１の部材１１に対してはねじ部材１５，１６により締結される。
【００２０】
部品Ａ〜Ｃの長さ寸法およびねじ部材１３〜１６の取付孔の位置は、それぞれの部品が許容誤差の範囲つまり公差の範囲となって製造されるように、設計時にそれぞれの公差が設定される。したがって、部品Ａ，Ｃを締結するためのねじ部材１３の取付孔１３ａの加工位置つまりこれらの部材の結合部位は、上下方向について、部品Ａの上下方向の長さ寸法が公差範囲のマイナス側の最大値となって製造されたときと、公差範囲内のプラス側の最大値となって製造されたときとで、図１に示す公差Ｐ１の範囲を有することになる。また、この結合部位は、図１において左右方向について、部品Ｃの水平方向の長さ寸法が公差範囲のマイナス側の最大値となって製造されたときと、公差範囲内のプラス側の最大値となって製造されたときとで、図１に示す公差Ｐ２の範囲を有することになる。さらに、結合部位はそれぞれの部品Ａ，Ｂに加工する際の加工公差によって、紙面に垂直な方向にも公差の範囲を有することになる。
【００２１】
このように、部品Ａ，Ｃの結合部位の公差は三軸方向にそれぞれ公差つまり許容できる誤差を有しており、ねじ部材１４による部品Ｂと部品Ｃとの結合部位についても同様に三軸方向にそれぞれ公差を有している。さらに、第１の部材１１に対するねじ部材１５，１６による第２の部材１２の結合部位についても同様に三軸方向にそれぞれ公差を有している。
【００２２】
第１の部材１１と第２の部材１２とが重力ないし自重で弾性変形しない部材であれば、それぞれの結合部位の幾何公差に基づいて第１の部材１１と第２の部材１２との間のクリアランスＱの公差を求めることができ、設計段階でクリアランスＱの幾何公差を評価することができる。しかしながら、第１の部材１１を構成する部品Ａ〜Ｃがパネル材等のように自重により弾性変形する素材により製造されている場合には、第２の部材１２が自重では弾性変形しない部材であっても、結合部位の幾何誤差と第１の部材１１の弾性変形による変形誤差との累積誤差により、第１の部材１１と第２の部材１２との間のクリアランスＱがどのような寸法となるかは、幾何公差を求めただけでは設計段階においては予測することができない。
【００２３】
図１が組立体１０を構成する第１の部材１１と第２の部材１２の弾性変形を考慮しない場合のクリアランスＱを示しているのに対し、図２は第１の部材１１が自重により弾性変形し、この第１の部材１１に対して自重では弾性変形しない第２の部材１２が組み立てられた状態を示している。第１の部材１１が自重により弾性変形する素材により形成されていると、全ての結合部位が理想的な基準位置つまりノミナル位置となっていたとしても、クリアランスＱの値は、第１の部材１１の弾性変形によって図２に示すように、図１に示した場合とは相違することになる。
【００２４】
図３（Ａ１）は、部品Ａの長さ寸法が公差のプラス側に最大値ずれた場合における組立体１０を示す正面図であり、部品Ａの長さが理想的な基準長さよりも長くなると、結合位置の公差は図３において上下方向にプラス側にずれることになる。図３（Ａ２）は、部品Ａ〜Ｃをねじ部材１３，１４により締結して第１の部材１１を組み立てるとともに、第１の部材１１に第２の部材１２を締結した状態における組立体１０を示す正面図であり、図３（Ａ２）においては第１の部材１１の自重による弾性変形は考慮されていない。これに対し、図３（Ａ３）は、第１の部材１１の自重による弾性変形を考慮した組立体１０を示す正面図であり、第１の部材１１の自重による弾性変形を考慮すると、図３（Ａ２）に示したように弾性変形を考慮しない場合とでは、クリアランスＱは相違することになる。
【００２５】
図３（Ｂ１）は、部品Ｃの長さ寸法が公差のプラス側に最大値ずれた場合における組立体１０を示す正面図であり、部品Ｃの長さが理想的な基準長さよりも長くなると、結合部位の公差は図３において左右方向にプラス側にずれることになる。図３（Ｂ２）は、部品Ａ〜Ｃをねじ部材１３，１４により締結して第１の部材１１を組み立てるとともに、第１の部材１１に第２の部材１２を締結した状態における組立体１０を示す正面図であり、図３（Ｂ２）においては第１の部材１１の自重による弾性変形は考慮されていない。これに対し、図３（Ｂ３）は、第１の部材１１の自重による弾性変形を考慮した組立体１０を示す正面図であり、第１の部材１１の自重を考慮すると、図３（Ｂ２）に示したように弾性変形を考慮しない場合とでは、クリアランスＱは相違することになる。
【００２６】
図３においては、部品Ａ，部品Ｃについてそれぞれの長さが公差のプラス側に最大値ずれた場合を示しているが、それぞれのずれ量は公差の範囲で種々ずれることになる。したがって、弾性変形する部品を備えた組立体１０を組み立てると、部品Ａ〜Ｃの加工公差の範囲で締結部の位置が変化することによって第１の部材１１と第２の部材１２との間のクリアランスＱは変化することになる。
【００２７】
このため、幾何公差のみを考慮してそれぞれの部品を製造した場合には、第１の部材１１に対して第２の部材１２を実際に組み立てた後でなければ、クリアランスＱが所定の公差の範囲に入るか否かを評価することができない。
【００２８】
図４は組立体１０の具体例を示す斜視図であり、図４に示される組立体１０は自動車車体の前端部を示す。車体つまりボディの前端部は、ラジエータサポートＣ１と、これの左右両側に固定されるサイドフレームＣ２とを有し、内部にはエンジンルームが形成される。左右のサイドフレームＣ２にはフロントフェンダーＡ，Ｂがねじ部材により連結されるようになっており、図４においてはボディの左側にフロントフェンダーＡに隣接させて左側のランプＤが組み付けられた状態を示している。
【００２９】
ボディとこれに組み付けられる左右のフロントフェンダーＡ，Ｂとにより形成される第１の部材が自重により弾性変形すると、ボディにねじ部材を用いて第２の部材としてのランプＤを取り付けた後におるランプＤとフロントフェンダーＡとの間のクリアランスＱは、所定の公差の範囲を超えることがある。このため、幾何公差のみを考慮してそれぞれの部品を製造した場合には、ボディに対してランプＤを実際に組み立てた後でなければ、クリアランスＱが所定の公差の範囲に入るか否かを評価することができない。しかも、評価すべきクリアランスＱの部位は図４において符号Ｑ1〜Ｑ4に示すように、複数個所について評価する必要がある。
【００３０】
図５は本発明の一実施の形態である累積誤差解析装置を示すブロック図である。この累積誤差評価装置は、例えば、図１に示した組立体１０については、自重により弾性変形する第１の部材１１とこれに組み付けられる第２の部材１２との間におけるクリアランスＱを評価部位Ｔとして累積誤差を実際にこれらの部材を組み立てる前に解析するために使用され、図４に示したようにボディに対してランプＤを組み付ける場合には、第１の部材としてのボディとランプＤとの間のクリアランスＱ1〜Ｑ4を評価部位Ｔとしてこれらを組み立てる前に解析するために使用される。
【００３１】
累積誤差評価装置は、データ入力部２１が接続されたコントローラ２０を有しており、データ入力部２１からは部品の形状、物性および厚み等の設計データがコントローラ２０に入力される。例えば、図１に示される組立体１０についてクリアランスＱを評価部位Ｔとしてこれの値を実際に組立体１０を製造する前の設計段階で解析するには、第１の部材１１を構成する部品Ａ〜Ｃのそれぞれの形状データと、それぞれの部品の材質についての物性データと、パネル材からなる部品Ａ〜Ｃの厚みデータが設計データとして入力される。それぞれのデータは、メッシュ状に多数の区分に分割された有限要素モデルとしたメッシュデータとしてコントローラ２０に入力される。一方、第２の部材１２の形状、物性および厚み寸法等の設計データがデータ入力部２１からコントローラ２０に入力される。
【００３２】
さらに、部品Ａ〜Ｃと第２の部材１２についての結合部位つまり図１に示すねじ部材１３〜１６が取り付けられる取付孔の位置データも設計データとしてデータ入力部２１からコントローラ２０に入力される。それぞれの取付孔の位置データには、取付孔の公差についてのデータも入力される。なお、複数の部品Ａ〜Ｃがねじ部材ではなく、溶接により結合される場合には、溶接により結合する際の公差データが入力されることになる。
【００３３】
コントローラ２０は、データ入力部２１から入力されるデータに基づいて演算処理を行うマイクロプロセッサ(CPU)と、演算プログラムや演算式等を格納するメモリ(ROM)と、一時的にデータを格納するメモリ(RAM)等を有している。図５に示すように、データ入力部２１から入力された第１の部材１１を構成する複数の部品、および第２の部材１２のデータを格納するために、コントローラ２０にはデータ記憶手段としてデータ記憶部２２が設けられている。
【００３４】
図１に示すように、第２の部材１２がそれ自体では自重によって弾性変形しない程度の剛性を有している場合には、第１の部材１１のみについて自重により弾性変形した後の変形形状が演算される。同様に、図４に示すように、第２の部材１２としてのランプＤがそれ自体では自重によって弾性変形しない程度の剛性を有している場合には、第１の部材１１を構成するボディが自重により弾性変形した後の変形形状が演算される。この変形形状を演算するために、コントローラ２０には弾性変形演算手段として弾性変形演算部２３が設けられており、データ記憶部２２に格納された部品Ａ〜Ｃの形状、材質および寸法等についての設計データに基づいて、組み立てられた後の第１の部材１１が自重により変形した後の形状が演算される。
【００３５】
第２の部材１２が第１の部材１１と同様に複数の弾性変形する部品により形成される場合には、第２の部材についても自重により弾性変形した後の変形形状が弾性変形演算部２３により演算される。また、第１の部材１１が一体となった部材により形成される場合には、一体となった部材の自重による変形形状が演算される。
【００３６】
図１に示す組立体１０の第１の部材１１について変形形状を演算するには、第１の部材１１を構成する複数の部品Ａ〜Ｃの部品相互の結合部位を公差範囲において複数の位置にオフセットして複数の変形形状を演算することになる。例えば、部品Ａと部品Ｃとを結合するねじ部材１３の結合部位の結合公差を、ＸＹＺの三軸方向それぞれについて中心位置つまりノミナル位置と、マイナス側の最大位置と、プラス側の最大位置との３位置についてシフトして変形形状を演算する。したがって、この結合部位については、三軸方向のそれぞれについて３位置にシフトとして合計９種類のパターンに結合させて変形形状を演算することになる。
【００３７】
同様に、部品Ｂと部品Ｃとを結合するねじ部材１４による結合部位についても、三軸方向についてノミナル位置と、プラス側およびマイナス側の最大位置についてシフトして変形形状を演算することになる。したがって、図１に示すように結合部位が２個所となった第１の部材１１の変形形状については、公差の方向と公差のシフト位置とにより合計８１種類について変形形状が演算される。それぞれの演算結果を格納するために、コントローラ２０には演算結果記憶部２４が演算結果記憶手段として設けられている。
【００３８】
コントローラ２０には、組み立てられた後の第１の部材１１と第２の部材１２との評価部位Ｔにおける累積誤差を演算する累積誤差演算手段としての累積誤差演算部２５が設けられている。図１に示される組立体１０のクリアランスＱを評価部位Ｔとしてこれの累積誤差を演算するのであれば、弾性変形演算部２３により第１の部材１１に対して第２の部材１２を組み付けて変形形状となった組立体１０のクリアランスＱの累積誤差が演算される。演算された累積誤差の値は、演算結果記憶部２４に格納される。図１および図４に示す組立体１０については、クリアランスＱが評価部位Ｔとなっており、それぞれのクリアランスＱについても、図４に示すように複数の位置を評価部位Ｔとすることができる。
【００３９】
コントローラ２０には出力表示部２６が接続されており、累積誤差演算部２５により演算されて演算結果記憶部２４に格納された評価部位の累積誤差の影響度の演算結果は、出力表示部２６に出力される。評価部位についての累積誤差の影響度を画面に表示する場合には、出力表示部２６はディスプレイとなり、累積誤差の影響度を用紙に印刷する場合には出力表示部２６はプリンタとなる。
【００４０】
上述したデータ記憶部２２，弾性変形演算部２３、演算結果記憶部２４、累積誤差演算部２５は、コントローラ２０の有する機能を図５においてブロックとして示されている。コントローラ２０には、弾性変形演算のプログラムと累積誤差演算のプログラムとが格納されたＣＤ等の記憶媒体が装着される外部入力装置２７が接続されており、累積誤差を解析するための累積誤差解析方法を実行するコンピュータによって実行可能なプログラムが解析プログラムとして外部入力装置からコントローラ２０に入力されるようになっている。コントローラ２０にはさらに、操作ボード２８が接続されており、データ入力指令や出力表示指令の際には操作ボード２８のキーが操作される。
【００４１】
図６は図５に示した累積誤差解析装置により累積誤差を解析する手順のアルゴリズムを示すフローチャートである。累積誤差解析装置により累積誤差の解析方法を実行するには、予め、全ての部品Ａ〜Ｎについての設計データがデータ入力部２１からコントローラ２０のデータ記憶部２２に格納されている。例えば、図１に示す組立体１０の場合には、部品Ａ〜Ｃと第２の部材１２の設計データが予めデータ記憶部２２に格納されている。
【００４２】
ステップＳ１において解析開始が指令されたら、ステップＳ２においてデータ記憶部２２に格納された組立体を構成する全ての部品Ａ〜Ｎについての設計データを読み込む。図１に示すように、３つの部品Ａ〜Ｃにより第１の部材１１が構成される場合には、３つの部品Ａ〜Ｃの部品データと、第２の部材１２を構成する部品データとがステップＳ２において読み込まれる。
【００４３】
ステップＳ３においては部品相互の結合部位Ｒ1〜Ｒnが設定される。例えば、図１に示されるように、部品Ａ〜Ｃがねじ部材１３，１４により結合される場合には、それぞれの締結位置が結合部位Ｒ1，Ｒ2として設定される。ステップＳ４においては、評価部位Ｔ1〜Ｔnが設定される。例えば、図１に示されるように、第１の部材１１と第２の部材１２との間の最小クリアランスＱを評価部位とする場合には、評価部位Ｔ1が設定される。図４に示すように複数個所のクリアランスＱ1〜Ｑ4を評価部位とする場合には、複数の評価部位Ｔ1〜Ｔ4が設定される。
【００４４】
ステップＳ５においては、各結合部位Ｒ1〜Ｒnについて公差データを読み込む。例えば、ねじ部材１３による結合位置について三軸方向に±0.1mmの公差が設定されているのであれば、そのデータを結合部位Ｒ1について読み込むことになり、ねじ部材１４による結合位置についても同様に公差データを読み込むことになる。次いで、ステップＳ６においては、公差設定箇所Ｉ1〜Ｉnの数をカウントする。例えば、図１に示される組立体１０について、部品Ａと部品Ｃとの結合部位Ｒ1と部品Ｂと部品Ｃとの結合部位Ｒ2のそれぞれについての結合公差を、ＸＹＺの三軸方向について設定するのであれば、公差設定個所Ｉ1〜Ｉnの数は６個所となる。
【００４５】
ステップＳ７において公差設定箇所Ｉ1〜Ｉnについてオフセット処理を行った後に、ステップＳ８において第１の部材１１の弾性変形を計算して変形形状を演算し、ステップＳ９において計算結果である変形形状を演算結果記憶部２４に格納する。次いで、ステップＳ１０においては変形形状となった第１の部材１１に対して第２の部材を組み立てた後の評価部位Ｔ1〜Ｔnについての累積誤差を演算し、演算結果を演算結果記憶部２４に格納する（ステップＳ１１）。
【００４６】
上述したステップＳ７〜Ｓ１１を全ての公差設定個所について、ステップＳ１２においてＮＯと判定されるまで、順次、ノミナル位置と、マイナス側公差位置と、プラス側公差位置についてオフセットして変形形状と評価部位の累積誤差を演算する。
【００４７】
図７は図６におけるステップＳ７で示した公差設定個所についてのオフセット処理の概念を示すフローチャートであり、ステップＳ７ａ〜Ｓ７ｎを経て全ての公差設定個所についてオフセット処理が行われる。例えば、図１に示す第１の部材１１は２個所の結合部位を有し、それぞれを三軸方向の公差について累積誤差を解析するので、公差設定個所は６個所となる。
【００４８】
各々の公差設定個所については、公差が理想的な中心位置つまりノミナル位置と、マイナス側に最大値となったマイナス側の公差位置と、プラス側に最大位置となったプラス側公差位置との３位置についてオフセットして変形形状を演算するようにしている。例えば、結合部位の三軸方向の公差範囲が±0.1mmに設定されている場合には、公差ゼロのノミナル位置と、マイナス側の公差−0.1と、プラス側の公差＋0.1との３位置に公差位置をオフセットして変形形状を演算する。したがって、図１に示す組立体１０のように、結合位置が２個所ある第１の部材１１の弾性変形を演算するには、変形形状は公差の方向と公差のオフセット位置とにより合計８１種類について変形形状が演算される。
【００４９】
全ての種類についての変形形状が演算されて演算結果が演算結果記憶部２４に格納されると、ステップＳ１２においてＮＯと判定される。このようにして演算結果が求められた状態のもとで、操作ボード２８を作業者が操作して累積誤差を出力表示部２６に出力する操作が実行されたことがステップＳ１３において判定されたときには、ステップＳ１４において出力表示部２６に第１の部材１１の弾性変形による累積誤差の影響度が出力される。
【００５０】
出力結果はディスプレイに表示したり、用紙にプリントされるので、これにより評価部位Ｔにおけるクリアランスがどのような値となっているかを全ての公差の値について解析することができる。
【００５１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。本発明の累積誤差解析装置においては、組み立てられる２つの部材における特定部位を評価部位としてその組立誤差を演算することができる。２つの部材１１，１２の一方の部材１１が複数の部品を組み立てることにより形成される場合のみならず、それぞれの部材１１，１２が複数の部品を組み立てられることにより形成される場合についても特定の部位の累積誤差を演算することができる。評価部位としては、上述したクリアランスＱに限られることなく、例えば図１の組立体１０においては、ねじ部材１４，１５により結合される部位を評価部位としてその累積誤差を評価解析するようにしても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１０      組立体
１１      第１の部材
１２      第２の部材
１３〜１６    ねじ部材
２０      コントローラ
２１      データ入力部
２２      データ記憶部
２３      弾性変形演算部
２４      演算結果記憶部
２５      累積誤差演算部
２６      出力表示部
２７      外部入力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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